Processing of formate solutions obtained from red mud leaching

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper determines the indicators of the developed process flow for the complex processing of red sludge via the formate method: recovery of components; yield and composition of products when processing a sample of formate solution obtained from red mud leaching. The conducted experiments used red mud generated in the production of alumina at the Urals Aluminium Smelter. The samples of formate solution obtained in the course of red mud leaching were analyzed using an Optima 8000 ICP-OES Spectrometer, a Sartorius MA-30 Moisture Analyzer to measure moisture content, as well as an ARL 9800 XRF Spectrometer to ascertain the mass fraction of elements in metal and nonmetal specimens found in one of three states (solid, liquid, or powder). These experiments were performed while continuously measuring and monitoring pH values by means of a pH meter having a thermal compensation function. The performed experiments involved the total recovery of valuable elements from formate solutions produced during red mud leaching. A concentrate containing Al, Sc, and rare earth elements (REEs) was processed to produce scandium oxide and rare earth metal concentrate (after dissolving aluminum in an alkali). Rare earth metals and scandium were shown to concentrate in the solid phase; scandium was then selectively leached with a sodium bicarbonate solution to form water-soluble carbonate complexes [Sc(CO3)4]5- having carbonate ions СО32- and НСО3-. When using the proposed technology, the overall recovery of scandium and REEs amounts to 98–99%, whereas that of aluminum, calcium formate, and sodium formate from the produced solution reaches 99%. The processing of formate solution yields the following end products: scandium oxide (99 wt% Sc2O3) and REE concentrate (content of 56.1%). The paper demonstrates the possibility in pri nciple to process solutions obtained from the flow-through leaching of red mud via the formate method.

About the authors

V. M. Sizyakov

Saint Petersburg Mining University

Email: kafmet@spmi.ru

B. A. Kozyrev

Saint Petersburg Mining University

Email: kozirev-48@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9926-8212

References

  1. Dubovikov O. A., Brichkin V. N., Ris A. D., Sundurov A. V. Thermochemical activation of hydrated aluminosilicates and its importance for alumina production // Non-ferrous Metals. 2018. No. 2. Р. 11–16. https://doi.org/10.17580/nfm.2018.02.02.
  2. Власов А. А., Сизяков В. М., Бажин В. Ю. Использование глинозема песчаного типа для производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 6. С. 111–118. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-6-111-118.
  3. Александров А. В., Немчинова Н. В. Расчет ожидаемой экономической эффективности производства алюминия за счет увеличения применения глинозема отечественного производства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 408–420. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-408-420.
  4. Бажин В. Ю., Смольников А. Д., Петров П. А. Концепция энергоэффективного производства алюминия «Электролиз 600+» // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 5. Ч. 3. С. 37–40. https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.47.113.
  5. Gorlanov E. S., Bazhin V. Yu., Vlasov A. A. Electrochemical borating of titanium-containing carbographite materials // Russian Metallurgy (Metally). 2017. Vol. 2017. No. 6. Р. 489–493. https://doi.org/10.1134/S003602951706009X.
  6. Немчинова Н. В., Тютрин А. А., Бараускас А. Э. Анализ химического состава техногенных материалов производства первичного алюминия для поиска рациональных методов их переработки // Цветные металлы. 2019. № 12. С. 22−29. https://doi.org/10.17580/tsm.2019.12.03.
  7. Петлин И. В., Малютин Л. Н. Технология комплексной переработки фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности с целью получения фторида водорода // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2014. Т. 7. № 2. С. 24–31.
  8. Гуляев А. В., Гавриленко Л. В., Баранов А. Н., Ножко С. И. Утилизация твердых углеродсодержащих отходов на алюминиевом заводе, оснащенном электролизерами с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 5. С. 8–10. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2017-5-8-10.
  9. Немчинова Н. В., Сомов В. В., Тютрин А. А. Определение оптимальных параметров выщелачивания фтора из угольной части отработанной футеровки демонтированных электролизеров производства алюминия // Записки Горного института. 2019. Т. 239. С. 544−549. https://doi.org/10.31897/PMI.2019.5.544.
  10. Belskii S. S., Chantsev M. V. Industrial production technology for aluminium paste // Defect and Diffusion Forum. 2021. Vol. 410. P. 847–852. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.410.847.
  11. Подгородецкий Г., Ширяева Е., Горбунов В., Козлова О. Проблема эффективной переработки красных шламов, поиск решений // Экология и промышленность России. 2015. № 12. Т. 19. С. 46−53. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2015-12-46-53.
  12. Трушко В. Л., Утков В. А., Бажин В. Ю. Актуальность и возможности полной переработки красных шламов глиноземного производства // Записки Горного института. 2017. Т. 227. С. 547−553. https://doi.org/10.25515/PMI.2017.5.547.
  13. Утков В. А., Сизяков В. М. Современные вопросы металлургической переработки красных шламов // Записки Горного института. 2013. Т. 202. С. 39−43.
  14. Khairul M. A., Zanganeh J., Moghtaderi B. The composition, recycling and utilisation of Bayer red mud // Resources Conservation and Recycling. 2019. Vol. 141. P. 483−498. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.11.006.
  15. Зиновеев Д. В., Грудинский П. И., Дюбанов В. Г., Коваленко Л. В., Леонтьев Л. И. Обзор мировой практики переработки красных шламов. Часть 1. Пирометаллургические способы // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018. Т. 61. № 11. С. 843−858. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-11-843-858.
  16. Wang Shaohan, Jin Huixin, Deng Yong, Xiao Yuandan. Comprehensive utilization status of red mud in China: a critical review // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 289. P. 125−136. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125136.
  17. Mohapatra A., Bose P., Pandit S. S., Kumar S., Alex T. C. Bulk utilization of red mud in geopolymer based products // Advances in Sciences and Engineering. 2020. Vol. 12. No. 2. P. 86−91. https://doi.org/10.32732/ase.2020.12.2.86.
  18. Пат. № 2245371, Российская Федерация, С2, C21B3/04. Способ переработки красного шлама глиноземного производства / Е. А. Коршунов, С. П. Буркин, Ю. Н. Логинов, И. В. Логинова, Е. А. Андрюкова, В. С. Третьяков; заявитель и патентообладатель ООО «ДАТА-ЦЕНТР». Заявл. 03.02.2003; опубл. 27.01.2005. Бюл. № 3.
  19. Пат. № 2692709, Российская Федерация, С2, C22B 59/00. Способ извлечения скандия из красного шлама глиноземного производства / А. Б. Козырев, О. В. Петракова, А. Г. Сусс, С. Н. Горбачев, А. В. Панов; заявитель и патентообладатель ООО «Объединенная Компания РУСАЛ. Инженерно -технологический центр». Заявл. 21.06.2017; опубл. 26.06.2019. Бюл. № 18.
  20. Xiao Junhui, Peng Yang, Ding Wei, Chen Tao, Zou Kai, Wang Zhen. Recovering scandium from scandium rough concentrate using roasting -hydrolysis -leaching process // Green Separation and Extraction Processes. 2020. Vol. 8. No. 3. P. 365−380. https://doi.org/10.3390/pr8030365.
  21. Иванков С. И., Скобелев К. Д., Шубов Л. Я., Доронкина И. Г. Систематизация многотоннажных отходов и запатентованные технологии их утилизации и переработки // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. Обзорная информация/ Всероссийский институт научной и технической информации РАН. М.: Изд-во ВИНИТИ РАН, 2020. Вып. 1. С. 2−118. https://doi.org/10.36535/0869-1002-2020-01-1.
  22. Скобелев Д. О., Марьев В. А., Шубов Л. Я., Иванков С. И., Доронкина И. Г. Отходы горно-металлургической отрасли: систематизация технологических решений экологических задач (Часть II) // Экологические системы и приборы. 2019. № 1. С. 12−37. https://doi.org/10.25791/esip.01.2019.401.
  23. Киров С. С., Хайруллина Р. Т., Сусс А. Г., Александров П. В. Осаждение Sc-концентрата из растворов карбонатно-бикарбонатного выщелачивания известковым молоком c последующей сернокислотной перечисткой Ca – Sc-осадков // Цветные металлы. 2017. № 1. С. 46−52. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.01.08.
  24. Пягай И. Н. Блочная переработка бокситовых шламов глиноземного производства // Цветные металлы. 2016. № 7. С. 43−51. https://doi.org/10.17580/tsm.2016.07.05.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).